Moduł oferowany także w ramach programów studiów:
Informacje ogólne:
Nazwa:
Podstawy projektowania materiałów
Tok studiów:
2019/2020
Kod:
RIMM-1-404-s
Wydział:
Inżynierii Mechanicznej i Robotyki
Poziom studiów:
Studia I stopnia
Specjalność:
-
Kierunek:
Inżynieria Mechaniczna i Materiałowa
Semestr:
4
Profil:
Ogólnoakademicki (A)
Język wykładowy:
Polski
Forma studiów:
Stacjonarne
Strona www:
 
Prowadzący moduł:
dr hab. inż, prof. AGH Krawczyk Janusz (jkrawcz@agh.edu.pl)
Treści programowe zapewniające uzyskanie efektów uczenia się dla modułu zajęć

W oparciu o podstawową wiedzę materiałoznawczą rozwijane są efekty uczenia nakierowane na świadome kształtowanie mikrostruktury i własności materiałów dające podstawy do ich projektowania.

Opis efektów uczenia się dla modułu zajęć
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Powiązania z KEU Sposób weryfikacji i oceny efektów uczenia się osiągniętych przez studenta w ramach poszczególnych form zajęć i dla całego modułu zajęć
Wiedza: zna i rozumie
M_W001 Student pozna podstawy projektowania materiałów i ich wykorzystania w konstrukcji maszyn i urządzeń. IMM1A_W13, IMM1A_W15, IMM1A_W12 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Sprawozdanie
M_W002 Student zrozumie potrzebę ustawicznego kształcenia się i śledzenia postępu w dziedzinie inżynierii materiałowej w celu efektywnego wykorzystania nowych materiałów inżynierskich. IMM1A_W13, IMM1A_W15, IMM1A_W12 Aktywność na zajęciach,
Egzamin,
Kolokwium,
Sprawozdanie
M_W003 Student rozumie potrzebę racjonalnego wykorzystania materiałów i uwzględnienia zagadnień ekonomicznych, ekologicznych i recyklingu. IMM1A_W13, IMM1A_W15, IMM1A_W12 Zaliczenie laboratorium
Umiejętności: potrafi
M_U001 Student posiada umiejętność samokształcenia się w dziedzinie inżynierii materiałowej w zakresie niezbędnym do projektowania maszyn i urządzeń obejmującego także projektowanie materiałów inżynierskich. IMM1A_U13, IMM1A_U14 Udział w dyskusji
Kompetencje społeczne: jest gotów do
M_K001 Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się w zakresie projektowania nowych materiałów inżynierskich. IMM1A_K01 Wykonanie ćwiczeń
Liczba godzin zajęć w ramach poszczególnych form zajęć:
SUMA (godz.)
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
54 26 14 14 0 0 0 0 0 0 0 0
Matryca kierunkowych efektów uczenia się w odniesieniu do form zajęć i sposobu zaliczenia, które pozwalają na ich uzyskanie
Kod MEU Student, który zaliczył moduł zajęć zna i rozumie/potrafi/jest gotów do Forma zajęć dydaktycznych
Wykład
Ćwicz. aud
Ćwicz. lab
Ćw. proj.
Konw.
Zaj. sem.
Zaj. prakt
Zaj. terenowe
Zaj. warsztatowe
Prace kontr. przejść.
Lektorat
Wiedza
M_W001 Student pozna podstawy projektowania materiałów i ich wykorzystania w konstrukcji maszyn i urządzeń. + + - - - - - - - - -
M_W002 Student zrozumie potrzebę ustawicznego kształcenia się i śledzenia postępu w dziedzinie inżynierii materiałowej w celu efektywnego wykorzystania nowych materiałów inżynierskich. + + - - - - - - - - -
M_W003 Student rozumie potrzebę racjonalnego wykorzystania materiałów i uwzględnienia zagadnień ekonomicznych, ekologicznych i recyklingu. + + + - - - - - - - -
Umiejętności
M_U001 Student posiada umiejętność samokształcenia się w dziedzinie inżynierii materiałowej w zakresie niezbędnym do projektowania maszyn i urządzeń obejmującego także projektowanie materiałów inżynierskich. - + + - - - - - - - -
Kompetencje społeczne
M_K001 Rozumie potrzebę ciągłego dokształcania się w zakresie projektowania nowych materiałów inżynierskich. - + - - - - - - - - -
Nakład pracy studenta (bilans punktów ECTS)
Forma aktywności studenta Obciążenie studenta
Sumaryczne obciążenie pracą studenta 111 godz
Punkty ECTS za moduł 4 ECTS
Udział w zajęciach dydaktycznych/praktyka 54 godz
Przygotowanie do zajęć 31 godz
przygotowanie projektu, prezentacji, pracy pisemnej, sprawozdania 2 godz
Samodzielne studiowanie tematyki zajęć 20 godz
Egzamin lub kolokwium zaliczeniowe 2 godz
Dodatkowe godziny kontaktowe 2 godz
Szczegółowe treści kształcenia w ramach poszczególnych form zajęć (szczegółowy program wykładów i pozostałych zajęć)
Wykład (26h):
Wprowadzenie do projektowania materiałów inżynierskich.

1. Inżynieria materiałowa jako wiedza inżynierska obejmująca naukę o materiałach, nauki podstawowe i informatykę. Paradygmat nauki o materiałach i inżynierii materiałowej.
2. Grupy materiałów inżynierskich podlegające projektowaniu: materiały konstrukcyjne ogólnego przeznaczenia, materiały narzędziowe, materiały dla energetyki i lotnictwa, materiały dla motoryzacji, biomateriały, materiały funkcjonalne, nanomateriały, materiały dla elektroniki, materiały gradientowe.
3. Ceramika konstrukcyjna, ceramika funkcjonalna, nanoceramika, ceramika szlachetna, bioceramika, termo ceramika. Projektowanie tworzyw sztucznych. Projektowanie spieków metalicznych i kompozytów.
4. Kształtowanie struktury i własności materiałów; struktura atomowa i cząsteczkowa materiałów, mikrostruktura i makrostruktura; zależność struktury i własności materiałów; badanie struktury materiałów; badanie własności materiałów; predykcja własności materiałów. Materiał, struktura, własności, technologia, kształt, funkcja.
5. Związek struktury i własności stopów żelaza.
6. Projektowanie struktury stali konstrukcyjnych, narzędziowych i specjalnych.
7. Projektowanie struktury i własności żeliw i staliw.
8. Projektowanie własności wytrzymałościowych, plastycznych, odporności na kruche pękanie, własności tribologicznych, odporności na korozję, żaroodporności i żarowytrzymałości.
9. Związek mikrostruktury i własności stopów Al. stopy Mg. stopy Zn.
10. Związek mikrostruktury i własności tytanu i jego stopów.
11. Związek mikrostruktury i własności niklu i jego stopów.
12. Związek mikrostruktury i własności miedzi i jej stopów. Stopy Sn. Pb i jego stopy. Stopy metali szlachetnych: Ag, Au, Pt.
13. Problematyka spajania materiałów inżynierskich w ich projektowaniu. Projektowanie materiałów funkcjonalnych.
14. Błędy projektowania materiałów i ich skutki.

Ćwiczenia audytoryjne (14h):
Projektowanie materiałów pod kątem mikrostruktury, własności i cech eksploatacyjnych

1. Ocena wpływu warunków wytwarzania stopów żelaza na ich mikrostrukturę i własności.
2. Ocena wpływu warunków wytwarzania stopów niklu na ich mikrostrukturę i własności.
3. Ocena wpływu warunków wytwarzania stopów tytanu na ich mikrostrukturę i własności.
4. Ocena wpływu warunków wytwarzania stopów aluminium na ich mikrostrukturę i własności.
5. Czynniki wpływające na mikrostrukturę i własności materiałów spiekanych.
6. Określanie przyczyny uszkodzeń wyrobów pod kątem wiedzy metaloznawczej.

Ćwiczenia laboratoryjne (14h):
Badania laboratoryjne materiałów pod kątem mikrostruktury, własności i eksploatacji

1. Wytwarzanie materiałów spiekanych cz. 1.
2. Wytwarzanie materiałów spiekanych cz. 2.
3. Analiza mikrostruktury i twardości stopów niklu i tytanu.
4. Analiza makro- i mikroskopowa uszkodzeń konstrukcji i narzędzi.

Pozostałe informacje
Metody i techniki kształcenia:
  • Wykład: Treści prezentowane na wykładzie są przekazywane w formie prezentacji multimedialnej w połączeniu z klasycznym wykładem tablicowym wzbogaconymi o pokazy odnoszące się do prezentowanych zagadnień.
  • Ćwiczenia audytoryjne: Podczas zajęć audytoryjnych studenci na tablicy rozwiązują zadane wcześniej problemy. Prowadzący na bieżąco dokonuje stosowanych wyjaśnień i moderuje dyskusję z grupą nad danym problemem.
  • Ćwiczenia laboratoryjne: W trakcie zajęć laboratoryjnych studenci samodzielnie rozwiązują zadany problem praktyczny, dobierając odpowiednie narzędzia. Prowadzący stymuluje grupę do refleksji nad problemem, tak by otrzymane wyniki miały wysoką wartość merytoryczną.
Warunki i sposób zaliczenia poszczególnych form zajęć, w tym zasady zaliczeń poprawkowych, a także warunki dopuszczenia do egzaminu:

Do dopuszczenia do egzaminu wymagana jest ocena pozytywna zarówno z ćwiczeń audytoryjnych, jak i laboratoryjnych. Zaliczenia poprawkowe są możliwe we wskazanych terminach przez kierownika ćwiczeń. Zasady i warunki zaliczenia poszczególnych ćwiczeń ustala prowadzący ćwiczenie.

Zasady udziału w zajęciach:
  • Wykład:
    – Obecność obowiązkowa: Nie
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci uczestniczą w zajęciach poznając kolejne treści nauczania zgodnie z syllabusem przedmiotu. Studenci winni na bieżąco zadawać pytania i wyjaśniać wątpliwości. Rejestracja audiowizualna wykładu wymaga zgody prowadzącego.
  • Ćwiczenia audytoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci przystępując do ćwiczeń są zobowiązani do przygotowania się w zakresie wskazanym każdorazowo przez prowadzącego (np. w formie zestawów zadań). Ocena pracy studenta może bazować na wypowiedziach ustnych lub pisemnych w formie kolokwium, co zgodnie z regulaminem studiów AGH przekłada się na ocenę końcową z tej formy zajęć.
  • Ćwiczenia laboratoryjne:
    – Obecność obowiązkowa: Tak
    – Zasady udziału w zajęciach: Studenci wykonują ćwiczenia laboratoryjne zgodnie z materiałami udostępnionymi przez prowadzącego. Student jest zobowiązany do przygotowania się w przedmiocie wykonywanego ćwiczenia, co może zostać zweryfikowane kolokwium w formie ustnej lub pisemnej. Zaliczenie zajęć odbywa się na podstawie zaprezentowania rozwiązania postawionego problemu. Zaliczenie modułu jest możliwe po zaliczeniu wszystkich zajęć laboratoryjnych.
Sposób obliczania oceny końcowej:

Ocena końcowa = ocena z ćwiczeń audytoryjnych x 0,2 + ocena z ćwiczeń laboratoryjnych x 0,2 + ocena z egzaminu x 0,6 z uwzględnieniem aktywności studenta na zajęciach.

Sposób i tryb wyrównywania zaległości powstałych wskutek nieobecności studenta na zajęciach:

Zaległości wskutek nieobecności na obowiązkowych ćwiczeniach audytoryjnych oraz laboratoryjnych mogą być wyrównane przez przygotowanie dodatkowego opracowania wskazanego przez prowadzącego oraz zaliczenie obszaru materiału teoretycznego przewidzianego dla konkretnych zajęć. Liczba zaległości nie może przekroczyć połowy zajęć. Zakres potrzebnych do wyrównania zaległości oraz czas ich wyrównania określa prowadzący zajęcia, których dotycz nieobecność. Istnieje możliwość wykonania ćwiczeń w innym terminie jeśli istnieje taka możliwość i uzyska się zgodę prowadzącego dane zajęcia oraz kierownika zajęć audytoryjnych i laboratoryjnych.

Wymagania wstępne i dodatkowe, z uwzględnieniem sekwencyjności modułów :

Brak

Zalecana literatura i pomoce naukowe:

1. Dobrzański L.A.: Materiały inżynierskie i projektowanie materiałowe. Podstawy nauki o materiałąch i materiałoznawstwo. WNT Warszawa 2006, wydanie II, zmienione i uzupełnione.
2. Dobrzański L.A.: Podstawy nauki o materiałach i metaloznawstwo, WNT, Gliwice – Warszawa, 2002.
3. Skrzypek S.J., Przybyłowicz K. (red): Inżynieria metali i ich stopów, Wyd. AGH, Kraków 2012.
4. Przybyłowicz K.: Metaloznawstwo, WNT, Warszawa, 1996.
5. Wesołowski K.: Metaloznawstwo, WNT, Warszawa, 1969.
6. Ashby M.F.: Dobór materiałów w projektowaniu inżynierskim, WNT, Warszawa, 1998.
7. Ashby M.F., Jones D.R.H.: Materiały inżynierskie, WNT, Warszawa, 1995.

Publikacje naukowe osób prowadzących zajęcia związane z tematyką modułu:

1. KRAWCZYK J., Pszczoła J.: Otrzymywanie związków typu TbxDy1-xFe2 przy pomocy topienia w piecu łukowym. Mat. Konf. XXII Ogólnopolskie Seminarium Młodych Metaloznawców, Kraków – Krynica, 12÷14 październik 1994, s. 25-29.
2. KRAWCZYK J., Pszczoła J., Kucharski Z., Suwalski J.: Mössbauer studies of TbxDy1-xFe2., Journal of Alloys and Compounds 219 (1995) 203-207.
3. Pacyna J., KRAWCZYK J.: Mechanizm powstawania uszkodzeń typu „wybuksowanie” i „zużycie faliste” w szynach kolejowych. Mat. Konf. XIX Konferencji Naukowo-Technicznej Huty Katowice S.A. „Szyny kolejowe”, Rogoźnik, 18÷19 listopad 1999, s. 118-125.
4. KRAWCZYK J., Pacyna J.: Kierunki rozwoju stali na szyny kolejowe. Konferencja „Problemy Metaloznawstwa w Technice XXI Wieku”, Zeszyty Naukowe Politechniki Świętokrzyskiej, Mechanika 72 (2000) 389-394.
5. Pacyna J., KRAWCZYK J.: The wear mechanisms of toughened rails. Metallurgy and Foundry Engineering 2, 27 (2001) 229-235.
6. KRAWCZYK J., Pacyna J., M. Stramecki, Śleboda T.: Rozkład szybkości chłodzenia na przekroju szyny kolejowej UIC60 chłodzonej w powietrzu. Mat. Konf. XXIX Szkoły Inżynierii Materiałowej, Kraków-Wisła, 2÷5 październik 2001, s. 447-453.
7. Pacyna J., KRAWCZYK J., Kokosza A.: Struktura i własności walców staliwnych – Kierunki rozwoju. Mat. Konf. XIX Konferencji Naukowo-Technicznej Huty Buczek S.A. p.t. “Kierunki rozwoju produkcji walców”, Wisła-Malinka, 21÷23 luty 2001, s. 169-177.
8. Pacyna J, KRAWCZYK J, Zając G.: Nowa technologia obróbki cieplnej żeliwa sferoidalnego chromowo – niklowego. IX Konferencja Naukowo techniczna, 120 lat Huty Buczek S.A. ,,Kierunki rozwoju produkcji walców”, Wisła – Malinka, 13÷15 marzec 2002, Metalurgia 23 (2002) 9-17.
9. KRAWCZYK J., Pacyna J.: Mechanizm powstawania białej warstwy na szynach kolejowych. Mat. Konf. XXIII Konferencji Naukowo-Technicznej Huty Katowice „Produkcja i Eksploatacja Szyn Kolejowych”, Rogoźnik, 2÷3 październik 2003, s. 85-90.
10. KRAWCZYK J., Pacyna J., Kokosza A.: Fracture toughness of cast materials for mill rolls. Proceedings of the 6th International Conference for Mesomechanics, Multiscaling in Applied Science and Emerging Technology, Fundamentals and Applications in Mesomechanics, 31 May÷4 June, 2004, Patras, Greece, p. 203-207.
11. KRAWCZYK J., Pacyna J.: Wpływ obróbki cieplnej na strukturę i własności staliw stosowanych na walce hutnicze. Hutnik-Wiadomości Hutnicze 7-8, 71 (2004) 370-374.
12. KRAWCZYK J., Łukaszek-Sołek A., Śleboda T.: Wpływ temperatury i intensywności odkształcenia na mikrostrukturę stopu Inconel 718. Rudy i Metale Nieżelazne 58, 11 (2013) 651–658.
13. KRAWCZYK J., Pacyna J., Pawłowski B., Madej M., Bała P.: The influence of the heat treatment on the microstructure and tribological properties of mottled cast iron. Archives of Materials Science and Engineering 57, 1 (2013) 15-22.
14. KRAWCZYK J., Pawłowski B., Bała P.: The influence of chemical composition and microstructure on wear mechanism of equipment rolls for fine section mills. Metal 2013. 22nd International Conference on Metallurgy and Materials, May 15th–17th 2013, Brno, CD PB9 (1-6).
15. KRAWCZYK J.: Zmiany w mikrostrukturze stopów na osnowie żelaza wywołane kontaktem tribologicznym ze stalą nagrzaną do zakresu występowania austenitu. Tribologia 4, 43, 244 (2012) 89–98.
16. KRAWCZYK J., Śleboda T., Łukaszek-Sołek A., Bała P.: Wpływ warunków odkształcenia plastycznego na rekrystalizację stopu Monel K-500 o niejednorodnej mikrostrukturze. Prace XL Szkoły Inżynierii Materiałowej, Kraków, 24÷27 wrzesień 2012, s. 409-415.
17. KRAWCZYK J., Pawłowski B., Bała P., Paćko M.: The influence of thermomechanical processing on microstructure developmnet in surgical tools made of X20Cr13 steel. Steel Research International spec. ed. Metalforming (2012) 1163-1166.
18. KRAWCZYK J.: Projektowanie mikrostruktury materiału ze względu na własności tribologiczne. Monografia IV konferencji "Doskonalenie jakości procesów technologicznych”, Sromowce Niżne, 23÷25 maj 2012, s. 273–280.
19. KRAWCZYK J.: Projektowanie technologii przeróbki plastycznej pod kątem zmian w mikrostrukturze materiału. Monografia IV konferencji "Doskonalenie jakości procesów technologicznych”, Sromowce Niżne, 23÷25 maj 2012, s. 85–93.
20. KRAWCZYK J., Pawłowski B.: Influence of non-metallic inclusions on the strength properties of screws made of 35B2+Cr steel after softening. Journal of Achievements in Materials and Manufacturing Engineering 2, 55 (2012) 721–726.

Informacje dodatkowe:

W przypadku zdania egzaminu w tzw. terminie zerowym będzie on uwzględniany przy wpisywaniu zaliczenia jako 1 termin.